Микрообрезать терапевтические стволовые клетки в поврежденные ткани
Микроиглы, изготовленные из биоматериала, смешанного с терапевтическими средствами, прикрепляют к полоске ленты, иголками вниз. Полоска наносится на область раны кожи, а лента удаляется. Иглы внедряются в кожу и разлагаются, доставляя терапевтический агент под кожу. Предоставлено: Лаборатория Хадемхосейни.

Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) являются мультипотентными в том смысле, что они естественным образом пополняют типы клеток, которые формируют костную, хрящевую и жировую ткани. Однако они обладают гораздо более широким регенеративным потенциалом, в том числе способностью мигрировать и приживаться в поврежденных тканях и секретировать факторы, которые усиливают образование новых кровеносных сосудов, подавляют воспаление и гибель клеток и способствуют заживлению. Эти характеристики делают их прекрасными кандидатами для клеточной терапии заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, заболевания печени, костей и хрящей, травмы легких и спинного мозга, аутоиммунные заболевания и даже рак и поражения кожи.

MSCs не вызывают или имеют незначительные побочные реакции у пациентов, которые получают их от здоровых доноров, и могут быть легко выделены из тканей человека, расширены до клинических масштабов, сохранены в биологических условиях и сохранены для доставки к месту оказания медицинской помощи. Эта эффективность в приготовлении медицинских MSCs контрастирует с относительной неэффективностью, с которой они могут быть в настоящее время доставлены в целевые ткани у пациентов. Клиницистам часто необходимо вводить огромное количество MSC с высокой точностью, чтобы достичь достаточного количества клеток, которые успешно приживаются и остаются функциональными в течение долгого времени.

Чтобы преодолеть это узкое место, исследователи разработали подходы, основанные на материалах, в которых МСК внедряются в каркасы из биоматериалов, которые затем могут быть имплантированы в виде «заплат» в поврежденные ткани при минимально инвазивных процедурах. Однако эти клетки часто ограничены в своей способности мигрировать, преодолевать тканевые барьеры и успешно приживаться в тканевых микроокружениях, где их действие наиболее необходимо. В принципе, инъекционные подходы могут вводить МСК в ткани через иглы для подкожных инъекций более целенаправленно, но любая прямая инъекция в ткань является инвазивной и может вызвать случайное повреждение ткани и побочные эффекты, такие как образование рубцовой ткани.

Теперь, новое исследование, о котором сообщили в Advanced Functional Materials группа из Института биомедицинских инноваций Terasaki в Лос-Анджелесе и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), разработало минимально инвазивный подход использование микроигл для доставки биоактивного депо МСК. Внедрение сравнительно небольшого количества МСК в гелеобразный материал, который продлевает их жизнеспособность и функциональность и нацеливается на поврежденные ткани с высокой пространственной точностью, ускоряя заживление ран в мышиной модели с удаленными сегментами кожи.

«В прошлом микроиглы успешно использовались для безболезненной доставки лекарств в ткани-мишени, такие как кожа, кровеносные сосуды и глаза. Здесь мы демонстрируем с помощью съемных складок микроигл, что аналогичный подход может использовать терапевтические клетки в местах назначения», — сказал соавтор. — корреспондент Али Хадемхоссейни, директор и генеральный директор Института Терасаки, который ранее был директором Центра минимально инвазивной терапии UCLA. «Чтобы достичь этого, мы разработали совершенно новый пластырь с микроиглами, который поддерживает жизнеспособность стволовых клеток, чувствительность к раздражителям и способность ускорять заживление ран».

В начале своего исследования Хадемхосейни и его коллеги выдвинули гипотезу о том, что внедрение MSC в биосовместимую и биоразлагаемую матрицу биоматериала обеспечит гидратированную среду механическими свойствами, которые необходимы стволовым клеткам для того, чтобы оставаться живыми и функционировать в течение более длительного времени. период. Исследователи начали с разработки матрицы желатиновых волокон, которые сшиты друг с другом в сеть, которая может вместить МСК. Биоматериал имитировал нормальное внеклеточное окружение тканей, в которых обычно находятся МСК, и это помогло реконструировать конкретную матричную среду таким образом, чтобы МСК могли поглощать питательные вещества и связываться с поврежденной тканью через растворимые факторы, которые они обычно получают и отправляют./р>

Другая часть задачи заключалась в том, чтобы ввести в устройство для доставки клеток функциональные микроиглы, которые позволили бы ему мягко проникать в ткани для достижения их целевых участков. С этой целью исследователи заключили в оболочку более мягкую желатиновую матрицу, содержащую MSC, со вторым, более твердым биоматериалом, известным как поли (молочно-гликолевая) кислота, короче говоря, PLGA. После того, как иглы были доставлены в ложе раны, оболочка PLGA, которая также является биосовместимой и биоразлагаемой, медленно разлагается, но во время процесса удерживает желатиновую матрицу, содержащую MSC, на месте, что позволяет MSC высвобождать свои терапевтические факторы в поврежденную ткань. через возникающие пробелы в оболочке. Команда показала, что в составных микроиглах 90% МСК оставались жизнеспособными в течение 24 часов, и что клетки не теряли свой потенциал в качестве стволовых клеток («стебель»), что было важно для их целебных свойств.

Наконец, команда решила исследовать их концепцию микроигл в модели раны кожи мыши, в которой было выполнено определенное удаление в слоях эпидермальной ткани. Чтобы стратегически поместить отдельные микроиглы в ложе раны, исследователи прикрепили ряд микроигл на небольшую полоску скотча, заостренные концы которой направлены в сторону от ленты. Точное размещение ленты с нанесенной на нее микроигольной поверхностью на рану позволило отдельным микроиглам проникнуть в ложе раны. Затем ленту снимали, в результате чего микроиглы отрывались и оставались встроенными в раневую ткань. Хадемхоссейни и его коллеги называют эту систему Съемным гибридным складом микроигл (D-HMND).

В мышиной модели устройство d-HMND, загруженное MSC, стимулировало ряд критических параметров, связанных с заживлением ран. По сравнению с равным количеством MSC, инъецированных непосредственно в раневую кожу, и версией устройства d-HMND, которое не содержало никаких MSC (бесклеточных), d-HMND, содержащий MSC, ускорило сокращение раны и рецидив. рост эпидермальных слоев кожи (реэпителизация). Исследователи использовали панель гистологических и молекулярных маркеров для подтверждения в течение 14 дней, что устройство подавляло воспаление и стимулировало ремоделирование тканей, образование новых кровеносных сосудов и отрастание волос — все жизненно важные признаки надежного ответа на заживление ран.

«В будущих сценариях d-HMNDs можно было быстро изготовить в клинических лабораториях незадолго до их использования, применять для лечения повреждений кожи и более широко исследовать в качестве лечения множества других расстройств, включая меланому и другие дерматологические расстройства, которые могут принести пользу от силы клеток MSC «, сказал Хадемхоссейни. «Эта концепция будет даже совместима с использованием клеток, полученных от пациентов, в более персонализированных подходах к устройствам». Хадемхоссейни и его коллеги изучают возможности дальнейшего использования этой технологии в рамках исследовательской программы Института Терасаки.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *